© Кужелева Марина
Введение.
В настоящее время много транспортных терминалов управляются без существенной поддержки информационных технологий: зачастую управление таких терминалов определяется исходя из опыта их менеджеров, что вполне достаточно, если терминалы имеют достаточно ресурсов, оборудования для обеспечения перевозок. Однако рост объема и частоты перевозок приводит к тому, что терминалы не справляются с поставленными задачами при текущем управлении и инфраструктуре. Компьютерная симуляция может предоставить существенную поддержку для принятия решений по развитию транспортных терминалов.
Увеличение трафика перевозок на дорогах Европы заставило инвестировать и продвигать использование различных видов транспорта в перевозках как альтернативу магистральному дорожному транспорту. Проект The PLATFORM стал одним из результатов такой политики. Одной из целей этого проекта является применение результатов симуляции окружающей среды для принятия управленческих решений по улучшению функционирования транспортных терминалов. Для достижения этой цели проект должен включать в себя все фазы используемого в перевозках транспорта (intermodal transport) транспортной единицы (Intermodal Transport Unit ITU). Такой транспортный терминал может рассматриваться как узел в сети, моделирующей направления и места назначения цепи поставок. Интересно посмотреть, можно ли увеличить пропускную способность терминалов, чтобы снизить долю магистрального транспорта на дорогах.
Архитектура the PLATFORM
Архитектура состоит из двух подсистем: интермодального транспортного плановика (ITP), который планирует все транспортную цепочку от места отправления до места назначения для ITU, системы симуляции (состоящей из дорожной модели симуляции (перевозка на грузовиках), железнодорожной симуляционной модели и симуляционной модели терминала, которые симулируют ITU транспортные процессы. ITP планирует все транспортное задание (intermodal transport task ITT) для ITU, благодаря:
- Intermodal Planning and Exercution Units (IPnEU) для планирования всего ITT, разделяя его на три части: начальный и финальный этап дороги и основной этап железной дороги и контактируя со специальными агентами для планирования, заказов и резервации этих частей.
- Агенты отправки(forwarding) – для планирования ITT для ITU в зависимости от грузовика. Эти агенты отвечают за планирование доставки ITU в терминалы и их взятия оттуда
- Агенты заказа (booking) – для заказа ITT для ITU поездом. Эти агенты проверяют наличие мест в поездах, выбирают лучший вариант и резервируют его.
Интермодальный транспортный плановик.
Планирование интермодального транспорта осуществляется за счет средств агент ориентированной модели интермодальной транспортной цепи. Операторы транспортного сервиса представлены индивидами, каждый из которых имеет задание и специфические способности планирования и составления расписания, что позволяет распределять задания для решения в процессе транспортных заказов. В этом плане мульти агентские модели очень удобны для распределения проблем, так как они разделяют основные задания на подзадания. Если такие подзадания содержат пересекающиеся цели, то агенты совещаются по поводу необходимых ресурсов для выполнения задач и вырабатывают кооперативное решение.
Агенты отправки в начале и конце цепи являются примерами TELETRUCK системы, которая сконструирована для управления бизнес-процессами отправляющих компаний. TELETRUCK система является составной, так как ее агент состоит из субагентов, работающих вместе для достижения цели. Один из таких субагентов является главой системы, контролирует коммуникации с остальными субагентами и наделен способностью планировать деятельность для остальных.
IPnEU – еще один тип агента, который планирует ITT, общается с агентами отправки и агентами терминала и функционирует как виртуальный карго перевозчик, предъявляющий специфические требования на тип груза. Такой агент на стадии планирования ITT ведет переговоры с различными транспортными службами, чтобы утвердить транспортный план, затем агент в процессе исполнения плана сопровождает груз. Таким образом, агент предоставляет планирование и онлайн отслеживание ITT.
Рис.1. Агенты перевозки и PnEU (слева) формируют составную структуру перевозки (справа)
Потребители и транспортные агенты ведут переговоры по поводу контракта на перевозку грузов. Потребитель запрашивает ITT у отправляющей компании, также потребитель может анонсировать свой запрос нескольким транспортным операторам и выбрать самый приемлемый для себя вариант. Детали фазы переговоров и планирования представлены на рисунке.
Рис.2. IPnEU планируют
Отправляющая компания получает запрос от клиента на отправку груза, понимает, что исполнение заказа требует интермодальный транспорт и активирует IPnEU для планирования. Последний разделяет заказ на три части: основной этап доставки железнодорожным транспортом и начальный с конечным этапы доставки по дороге. Заказ на основной этап проходит к booking агенту, который его планирует и передает план обратно в IPnEU (с указанием самого позднего времени прибытия в терминал и самого раннего времени отправки оттуда), затем происходит планирование начального и конечного этапов.
Результаты фазы переговоров и планирования.
По окончанию этой фазы получается транспортный план, состоящий из планов для различных этапов транспортировки. IPnEU вовлечены во все составные системы агентов и руководят всей цепочкой транспортировки (рис. 4).
Рис.3. Интермодальное планирование и протокол переговоров
Рис. 4. Составная интермодальная транспортная цепочка с двумя дорожными объектами и одним железнодорожным объектом
Далее симулируются транспортировки. По поводу основного этапа IPnEU консультируются с booking агентами, по поводу двух других этапов – с брокерами дорожной сети, последние выбирают один из предложенных forwarding агентами планов (те их вырабатывают в рамках TELETRUCK).
В проекте the PLATFORM симулятор терминала (TS) разрабатывается на MODSIMIII, моделируются следующие компоненты терминала: ворота дороги, где грузовики въезжают в терминал и покидают его, ворота железной дороги, где поезда въезжают в терминал и выезжают из него; платформы; хранилище – эти компоненты используются в симуляции в качестве классов, при этом специфицируются различные параметры (время работы подъемного крана, число железнодорожных путей на платформе, число платформ, число кранов на каждой платформе, вместимость склада, операционные издержки крана, время погрузки в грузовик, число полос движения для грузовиков).
Когда грузовик с ITU прибывает в терминал, он становится в очередь согласно принципу FIFO, затем после операций на входе (в воротах) въезжает в терминал. При этом может быть 3 варианта: ITU прибыли во время отправления поезда, заранее и с опозданием (когда поезд уже уехал). Тогда в первом и третьем случае они помещаются в хранилище, во втором случае – транспортируются на платформу и затем загружаются в поезд. Поезд по прибытию в пункт назначения направляется в сортировочную станцию, где ожидает освобождения ворот (rail gate). В это же время подъезжают грузовики, чтобы загрузить ITU, доставленные поездами. Эта операция для грузовиков схожа с операцией на первом этапе (их прибытие и разгрузка). При этом из поезда разгружаются сначала те ITU, грузовики, по доставке которых уже прибыли и ожидают погрузки. Для погрузки используются краны, чье число и готовность контролируется для соблюдения потребностей погрузки.
Помимо узловых точек, где производится погрузка-разгрузка, в модели также симулируются железнодорожный коридор и железнодорожная сеть (вводятся такие характеристики, как время отправления и прибытия поездов).
Надо отметить, что модуль симуляций терминала сконструирован так, чтобы работать в кооперации с агентами IPnEU (цель последних – синхронизировать прибытия грузовиков в терминалы, чтобы снизить время ожидания и сократить очереди грузовиков, а так же сделать работу кранов более эффективной). IPnEU агенты должны взаимодействовать с TS для получения информации, необходимой для размещения заказов на поезда, эти агенты проверяют наличие коридора между пунктом отправления и пунктом назначения.
Авторы также отмечают, что существует возможность одновременно запустить симуляции IPnEU агентов и терминалов за счет написания списка уникальных событий (если одинаковое событие выполняется, то ему соответствует одно событие в списке). Таким образом, была сконструирована симуляция, моделирующая весь процесс производства с особым фокусом на бизнес процессы в терминалах, что позволит менеджерам терминалов улучшить функционирование своих терминалов и оценить влияние новых технологий.
Оригинал статьи: [Luca Maria Gambardella, Andrea E. Rizzoli «Agent-based Planning and Simulation of Combined Rail/Road Transport» IDSIA, Galleria 2, CH-6928 Manno, Switzerland].